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第10章 电力电子技术应用.ppt

发布:2017-05-31约8.86千字共75页下载文档
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* §10.4 Switching Power Supply 线性电源的基本电路结构 半桥型开关电源电路结构 多路不同电压需求。如数字电路需要5V、3.3V、2.5V等,模拟电路需要±12V、±15V等,这就需要专门设计电源装置来提供这些电压。 开关电源在效率、体积和重量等方面都远远优于线性电源,成为电子设备供电的主要电源形式。 * 主要应用: 1)手机等移动电子设备的充电器;---功率仅有几W 2)台式计算机和笔记本计算机的电源,电视机、DVD播放机的电源,以及家用空调器、电冰箱的电脑控制电路的电源;几十W~几百W 3)通信交换机、巨型计算机等大型设备的电源;蓄电池充电、电火花加工,电镀、电解等电化学过程等等;数kW~数百kW 4)数控机床、自动化流水线中,采用各种规格的开关电源为其控制电路供电。 5)在X光机、微波发射机、雷达等设备中,大量使用的是高压、小电流输出的开关电源。 * 线性电源结构: 开关电源结构 Regulated DC output Line frequency AC input Inverter Filter Transformer DC High frequency AC Rectifier Rectifier Filter AC High frequency Isolation Indirect DC to DC converter Line frequency AC input Rectifier Filter Series Pass Regulator Transformer DC Regulated DC output Line frequency Isolation 一、Structures * 1、交流输入的开关电源 ◆交流输入、直流输出的开关电源将交流电转换为直流电。 ◆整流电路普遍采用二极管构成的桥式电路,直流侧采用大电容滤波,较为先进的开关电源采用有源的功率因数校正(Power Factor Correction - PFC)电路。---单位功率因数 ◆高频逆变-变压器-高频整流电路是开关电源的核心部分,隔离型直流直流变流电路。---减小体积,降耗 ◆高性能开关电源中普遍采用了软开关技术。---降低开关损耗 ◆多个二次侧绕组:实现不同电压的多组输出。不同的输出之间是相互隔离的,但是只有1路的电压的稳压精度较高,其它路的稳压精度都较低,而且其中1路的负载变化时,其它路的电压也会跟着变化。 ---多路输出 * ◆也称为直流-直流变换器(DC-DC Converter),分为隔离型和非隔离型。 隔离型:反激、正激、半桥等隔离型电路; 非隔离型:采用Buck、Boost、Buck-Boost等电路。 ◆负载点稳压器(POL-Point Of the Load regulator) ?仅仅为1个专门的元件(通常是一个大规模集成电路芯片)供电的直流-直流变换器,输出电压往往较低。 ?计算机主板上给CPU和存储器供电的电源都是典型的POL。 2、直流输入的开关电源 * Synchronous Buck Synchronous Boost ◆同步Buck (Sync Buck)和同步Boost(Sync Boost)电路 低压(1V),大电流应用,提高电路效率。该电路的结构为Buck或Boost,但二极管采用MOSFET,利用其低导通电阻的特点来降低电路中的通态损耗,其原理类似同步整流电路。 * 3、分布式电源系统 ◆在通信交换机、巨型计算机等复杂的电子装置中,供电的路数太多,总功率太大,难以用一个开关电源完成。 ◆一次电源采用多个开关电源并联的方案,每个开关电源仅仅承担一部分功率,并联运行的每个开关电源有时也被成称为“模块”,当其中个别模块发生故障时,系统还能够继续运行,这被称为“冗余”。 * 二、Control of Switching Power Supply 电压控制模式 电流控制模式 峰值电流控制模式 平均电流控制模式 电压控制模式 特点:有一个输出电压反馈控制环; 优点:结构简单; 缺点:不能有效地控制电路中的电流。 * 电流控制模式 特点: 在电压反馈环内增加了电流反馈控制环; 可以实现短路和过载保护; 可以实现恒流控制。 * 峰值电流模式控制(Peak Current Mode Control) 基本的原理:开关S的开通由时钟CLK信号控制,CLK信号每隔一定的时间就使RS触发器置位,使开关开通; 开关S导通,iL上升; 当iL>给定iR,比较器输出信号翻转,开关S关断。 * 平均值电流模式控
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